エンジニアと設計者がリニアアクチュエータを選択する前に尋ねるべき質問がいくつかあります。

特定の装置や機械に適したリニアアクチュエータを選定する設計者は、それらの装置のサプライヤーやメーカーに尋ねる質問リストを用意しておくべきです。これらのリストには通常、FAQ（よくある質問）が含まれており、アクチュエータを販売するほとんどの企業はそれらに対応しています。しかし、多くの場合、サプライヤーは潜在的な購入者が、より深く掘り下げた、あるいはより有益な情報を提供するような質問、いわゆる「まれにしか尋ねられない質問」（iFAQ）を尋ねることを想定しています。

ここでは、エンジニアがリニアアクチュエータの指定を検討する際に尋ねるべき 2 つの質問を紹介します。

Q. 長距離にわたって速度と精度が必要です。どのようなタイプのアクチュエータを使用すればよいですか？

A. それは賢明な質問です。多くの設計エンジニアは、従来のモーターやアクチュエータの長距離移動における精度を過大評価しています。アクチュエータが短距離移動で良好に動作するなら、長距離移動でも同様に良好に動作するだろうと誤解しているのです。多くの種類のリニアシステムは、エンジニアが一般的に求める3つの要件（長い移動距離、高速性、高い位置決め精度）のうち2つを満たしていますが、3つすべてを妥協なく実現できるのはリニアモーターアクチュエータだけです。リニアモーターアクチュエータは、半導体製造、民生用電子機器の検査、医療およびライフサイエンス用途、工作機械、印刷、包装用途などで広く使用されています。

少し背景を説明するために、リニアモーターの定義をしておきましょう。基本的に、リニアモーターとは、回転モーターを巻き戻して平らに並べたものです。これにより、モーターは直線負荷に直接連結されます。一方、回転モーターを機械的な機構を介して連結する設計もあり、バックラッシュ、効率の低下、その他の不正確さが生じる可能性があります。また、リニアモーターは、同じ移動距離のボールねじと比較して、最高速度が高い傾向があります。

現在、リニアモーターには主に3つのタイプが使用されています。1つ目は鉄芯タイプで、鉄製の歯にコイルを巻き付け、ラミネートで包んだ構造です。このタイプは、サイズあたりの推力が最も大きく、熱伝導性も良好で、一般的に最も安価です。しかし、モーターに鉄が含まれているため、コギング（モーターの磁石間の相互作用によるトルク）が増加するため、2つ目の鉄芯レスタイプよりも精度がやや劣る傾向があります。

名前が示すように、アイアンレス リニア モーターには内部に鉄が含まれていません。フォーサーは基本的に、しっかりと巻かれた銅コイルが挿入されたエポキシ プレートです。これは、互いに向かい合った 2 列の磁石の間を滑ります。(これは U チャンネル磁気ウェイとも呼ばれます。) 磁石の片側のスペーサー バーが、磁石を互いに接続します。アイアンレス モーターの主な利点は、吸引力が低く、コギングがないことです。これにより、アイアンコア モーターよりも精度が高くなります。ただし、2 列の磁石のため、アイアンレス ユニットはアイアンコア バージョンよりも高価になります。熱伝達の管理も難しい場合があるため、特定のアプリケーションで過熱の危険があるかどうかを早い段階で把握することが重要です。最新のアイアンレス モーターは、熱を放散するための表面積を増やす、重ね合わせたコイルを備えています。この設計により、モーターの力の密度も高くなります。

3つ目、そして最後のタイプはスロットレスリニアモーターで、基本的には最初の2つのタイプのハイブリッドです。スロットレスモーターは、鉄心と同様に磁石が1列しかないため、価格を抑えることができます。積層バックアイアンは優れた熱伝導性を備え、鉄心モーターよりも吸引力とコギングを低減します。スロットレスモーターは、価格が安いだけでなく、鉄心レスモーターよりも高さが低いという利点もあります。機械内の部品を可能な限り小型化することを優先する設計者にとって、1ミリ単位の省スペース化は非常に重要です。

Q. 特定のアクチュエータが特定の環境での使用に適しているかどうかはどうすればわかりますか?

A. 設計エンジニアはアクチュエータを単独で選択し、使用場所を考慮しないケースが多すぎます。リニアアクチュエータには重要な可動部品があり、設計・製造された環境下でのみ正常に動作します。不適切なリニアアクチュエータを使用すると、誤動作からアクチュエータ自体の修復不可能な損傷に至るまで、さまざまな問題が発生する可能性があります。粒子やスクラップを飛び散らせる切削工具などの「汚れやすい」用途では、アクチュエータを汚染物質から保護するためにシーリングとシールドが必要です。

逆の観点から見ると、適切な保護が施されていないアクチュエータは、クリーンな環境に汚染物質を混入させ、アプリケーションに悪影響を及ぼす可能性があります。リニアステージは、通常の摩耗により、時間の経過とともに微粒子を生成します。クリーンルームや真空環境では、微粒子を一切放出しない機器の使用が制限されることが多いため、これらの環境で使用するアクチュエータには、微粒子が環境中に侵入するのを防ぐためのシールやシールドが装備されていることが不可欠です。半導体製造工程など、直線運動を行う機械装置の中には、一度に数ミクロンしか動かないものもあり、ごくわずかな汚染物質であっても、アプリケーションに悪影響を与え、機能を損なう可能性があります。

シールとシールドは、重要な部品を過酷な環境から保護し、リニアアクチュエータが設計どおりに動作できるようにします。クリーンな環境では、シールとシールドは、アクチュエータ自体ではなく、アクチュエータによって発生する可能性のある汚染物質からアプリケーション環境を保護します。シールとシールドに加えて、カスタムリニアアクチュエータには、ユニット内部の汚染物質をパージする正圧ポートを設計することで、性能とライフサイクルを最大限に維持できます。

リニアアクチュエータの選定には、様々な環境要因を考慮する必要があります。例えば、周囲温度、湿気の存在、化学物質やガス（室内空気以外）、放射線、気圧（真空中で行われるアプリケーションの場合）、清浄度、近隣の機器などです。例えば、リニアステージの性能に影響を与える振動を伝達する可能性のある機器が近隣にあるかどうかなどです。

リニアステージのIP（侵入保護）等級は、通常、仕様書に記載されており、特定の環境に対する適切な保護性能を備えているかどうかを示します。IP等級は、筐体のシールが異物（埃や汚れ）や様々なレベルの湿気の侵入に対してどの程度効果的であるかを示す基準です。

保護等級は「IP-」の後に2桁の数字が続きます。最初の数字は可動部品と異物からの保護の程度を示します。2番目の数字は、様々なレベルの湿気（滴下、噴霧、完全浸水まで）に対する保護レベルを示します。

アクチュエータ選定の早い段階でIP規格を確認することで、環境に適さない製品を迅速かつ容易に排除できます。例えば、IP30規格のアクチュエータは湿気に対する保護性能はありませんが、指先ほどの物体の侵入は防ぎます。湿気からの保護が必須の場合は、IP54など、より高規格のアクチュエータをお探しください。IP54は、埃や水滴からの保護性能を備えています。一方、汚染物質の侵入や湿気からの保護性能を備えていないアクチュエータは、汚染物質が問題とならない環境では、経済的な代替手段となります。